№10 октябрь 2024

Портал функционирует при финансовой поддержке Министерства цифрового развития, связи и массовых коммуникаций.

Выбрать дату в календареВыбрать дату в календаре

Страницы: Пред. 1 ... 1131 1132 1133 1134 1135 1136 1137 1138 1139 1140 1141 ... 1210 След.
Вселенная., Эволюция, топология и измерения.
[QUOTE]Павел Чижов пишет:
Нет, Оля. Это совсем разные вещи. Мой вопрос был к реликтовому излучению. В вашем сообщении выше было про людишек, что разом замолчали... Или вы не совсем понимаете, что сами пишете?..(или я вас не понял?..)
***
Да, что там под картиночками написано, а то иностранного не разумеем... (хотя я конечно, предполагаю смысл)[/QUOTE]
Не верю, совcем  не разумеете?
Картинка относится и реликтовому излучению и к эпохам Вселенной.
Она простая, и отвечает на ваши вопросы. Щелкните - увеличится в размерах, удобнее читать.
Написано по-порядку:
Слева - время,  посредине - "Большой взрыв", справа - температура в градусах Кельвина,
В середине перечислены эпохи:
10^-32 сек  - Конец инфляции
100 сек  - Образование дейтерия и гелия
1 месяц - Зафиксировался спектр РИ
10000 лет - Излучение = энергия материи (термодинамическое равновесие)
380000 лет - Поверхность последнего рассеяния РИ

Внизу напиcано: настоящее время, 13.7 миллиардов лет после БВ.
Вселенная., Эволюция, топология и измерения.
[QUOTE]Петр Тайгер пишет:
Самое странное во всей этой истории, что для кажого из нас Вселенная появилась тогда, когда сознание каждого из нас впервые осознало в нас свое "Я".[/QUOTE]
Вы не станете отрицать, что до вас на свет появились ваши родители, прадедушки и прабабушки ..., и что они жили до того как ваше родившееся сознание о них узнало. Так же и Вселенная.
Вселенная., Эволюция, топология и измерения.
Вот такую картину мы имеем.

[IMG]http://map.gsfc.nasa.gov/media/990053/990053sb.jpg[/IMG]
Вселенная., Эволюция, топология и измерения.
Да, внутренняя динамика была, но на меньших масштабах. Она не могла распространиться на всю Вселенную. Вычисление  корреляций между модами высоких порядков показывают, что корреляция не выходит за пределы угла в 60 градусов.
Вселенная., Эволюция, топология и измерения.
Вселенная была в состоянии инфляции, расширялась быстрее скорости света. Внутренней динамики не было.
Вселенная., Эволюция, топология и измерения.
Красная полоса на изображениях COBE -  не квантовая флуктуация. Это рассеянное излучение от пыли в нашей Галактике.
Вселенная., Эволюция, топология и измерения.
В ноябре 1989 года NASA запутило спутник COBE (Cosmic Background Explorer ) с космодрома авиавоздушной базы Ванденберг, Калифорния. Основной задачей обсерватории было изучение реликтового фона Вселенной.

Основным инструментом СОBE был радиометр DMR (Differential Microwave Radiometer). Впервые было получены данные в угловом масштабе > 7 градусов. DMR проработал 4 года до декабря 1993, непрерывно собирая данные по обзору небесной сферы. Инструмент cостоял из 6 дифференциальных радиометров, которые принимали сигнал на частотах 31.5, 53 и 90ГГц. Радиометры были расположены под углом 60 град. и окружены щитом от рассеянного света Солнца  (см. рисунок). Кроме радиометров, на спутнике были установлены спектрометр микроволнового и далекого инфракрасного излучения FIRAS (Far-InfraRed Absolute Spectrophotometer) и  многоканальный фотометр инфракрасного диапазона DIRBE (Diffuse InfraRed Background Experiment)

[IMG]http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/5/57/COBEDiagram.jpg/591px-COBEDiagram.jpg[/IMG]

CОBE был выведен на полярную орбиту высотой 900 км с периодом обращения вокруг Земли 103 минуты, спутник вращался вокруг своей оси приблизительно 0.8 оборотов в минуту, и ориентирован перпендикулярно направлению на Солнце.  Такая ориентация позволяла избегать попадания солнечного света на окна приборов, и за 6 месяцев полета сканировалась вся небесная сфера.  Из-за наклона Земной оси не удавалось избежать систематической погрешности из-за рассеянного солнечного света во время летнего солнцестояния, в течение 60 дней в году.

По накопленным 4-х летним данным типовое отношение сигнал-шум сбыло порядка двух для карты, составленной из сглаженных измерений с интервалом 10 градусов.  Впервые было получено визуальное изображение всего неба. Получена температура монополя T = 2.725 +- 0.02К, и разность температур для диполя (l=1) Tdip = 3.353+-0.024мK, для квадруполя (l=2) T2 = 10 (+3.8, -2.8) мкК. Это было наблюдение анизотропии в больших угловых масштабах с l < 20. Было получено, что спектр РИ мало отличается от спектра черного тела.
Стало хорошо известно, что анизотропия РИ наблюдается на амплитудах порядка  (дельта T)/T = 10^-5, т.е. очень мала.

Карты неба, полученные с помощью радиометра DMR:

[IMG]http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/6b/COBE_DMR_Image.PNG[/IMG]

Ссылки:
[URL=http://ru.wikipedia.org/wiki/COBE]Википедия, COBE[/URL]
[URL=http://arxiv.org/abs/astro-ph/0209215]Anisotropies of the Cosmic Microwave Background[/URL]
http://www.walkinspace.ru/load/13-1-0-108
http://lambda.gsfc.nasa.gov/product/cobe
Изменено: Olginoz - 25.02.2012 12:43:22
Вселенная., Эволюция, топология и измерения.
Из истории. Почти 30 лет назад.
Первый советский эксперимент РЕЛИКТ-1 на спутнике "Прогноз-9", который был запущен в 1983 году, в котором впервые была открыта анизотропия РИ.  Спутник был выведен на орбиту с апогеем 700 000 км, наклонением 65,5° и периодом обращения около 27 суток. Первый эксперимент по изучению реликтового излучения с использованием космических аппаратов. Проводился с июля 1983 года по февраль 1984.
[URL=http://epizodsspace.no-ip.org/bibl/tm/1985/9/radio.html]Радиообраз юной Вселенной.[/URL]
Россия больше не запускала космических аппаратов для изучения РИ.
Вселенная., Эволюция, топология и измерения.
Когда была обнаружена анизотропия РИ, это означало, что ученые могут попробовать восстановить изображения, как выглядела очень ранняя Вселенная.  
РИ может дать не только информацию о том, какой была  Вселенная 380 000 лет от момента Большого взрыва (БВ). Можно получить данные о том, какой была Вселенная в очень малые доли секунды после БВ.

Когда Вселенная была очень мала в размерах, она колебалась и двигалась как единое целое, в ней возникали квантовые флуктуации, которые при инфляции застывали в виде неоднородностей (вспомните модель и лекцию Линде, которая уже обсуждалась в другой теме). Эти неоднородности  должны были оставить свой отпечаток на небесной сфере РИ.

Для выявления неоднородностей был применен метод разложения изображения всей небесной сферы на сферические гармоники. Популярное объянение того, как это делается можно прочитать в [URL=http://www.astrogalaxy.ru/463.html]Астрогалактике[/URL].

Сферическая гармоника характеризуется двумя числами: l и m. Число l - тон монополя, m - его ориентация в пространстве. Несколько монополей с одинаковым l и разным m образуют мультиполь. Каждому монополю и мультиполю соответствует своя амплитуда колебаний, выражаемая в единицах температуры (холодно-горячо).  "Самый нижний тон (l=0) - монополь, когда сфера пульсирует как целое. Монополь реликтового излучения - это его средняя температура, всего лишь 2,725 K выше абсолютного нуля . Следующая по высоте нота (l=1) - диполь, у которого температура выше в одном полушарии и ниже - в другом. " Следующий тон l = 2 образует квадруполь и так далее. В одном мультиполе все может быть l*(l-1) монополей.
Чем больше l, тем меньшему уловому размеру пятен это соответвует.

По данным спутника WMAP был получен вот такой спектр мощности РИ, разложенный по мультиполям:

[IMG]http://map.gsfc.nasa.gov/media/111133/111133_7yr_PowerSpectrumS.jpg[/IMG]
Крупномаштабные изображения на карте неба РИ соответствует мультиполям с малыми значениеми l.
Mультиполя с небольшими значениями l содержат инфомацию о квантовых флуктуациях Вселенной в первые мгновения ее жизни. Небо хранит хорошо скрытую фотографию того, что произошло в тот момент. Карту реликтового излучения можно записать в разные разделы книги рекордов Гинесса: самое большое, самое маленькое, и самое далекое прошлое.

В фотон-барионной среде могли появляться неоднородности, и возникать акустические волны.  
Максимальный пик на спектре мощности соответствует мультиполям приблизительно с l=200, температурные пятна размером около одного градуса. Этот максимум вероятнее всего отражает крупномасштабные неоднородности вещества на поверхности последнего рассеяния. Чем больше l, тем более мелким неоднородностям они соответствуют. На рисунке видно несколько минимумов и максимумов с понижающейся амплитудой при увеличении l. Каждый максимум можно описать гауссовой функцией, как показано на рисунке http://www.astronet.ru/db/msg/1190313 . Это означает гауссовость распределения флуктуаций.
Изменено: Olginoz - 25.02.2012 10:15:01
Вселенная., Эволюция, топология и измерения.
[URL=http://arxiv.org/abs/astro-ph/0305179]Inflation and the Cosmic Microwave Background[/URL]

Вселенная расширялась и охлаждалась. Чем дальше в прошлое, тем она была меньше и горячее.
Реликтовое излучение имеет самое большое красное смещение, много большее, чем красное смещение самых далеких галактик и квазаров, которые еще не образовались в столь раннюю эпоху.  
Красное смещение РИ  z = 1000, это много больше, чем z = несколько единиц  для галактик и квазаров.
Это значит, что в момент высвобождения РИ Вселенная была в [I]1000 раз меньше[/I] размеров сегодняшней Вселенной.

РИ было излучено горячей плазмой много раньше того, когда образовались звезды и галактики, и оно является [I]уникальным средством для изучения ранней Вселенной[/I].

С помощью спутниковых наблюдений (COBE) были открыты горячие и холодные пятна РИ. Наблюдения были доказательством теории Большого Взрыва. Это было прокомментировано словами "Если вы религиозны, это похоже на то, что Вы взглянули в лицо Бога" (George Smooth) и "Это величайшее открытие столетия, если не за все время" (Stephen Hawking).

РИ приходит с [I]поверхности последнего рассеяния[/I]. Когда вы смотрите сквозь туман, вы видите поверхность последнего рассеяния. Расстояние, на которое вы видите, может быть 100 метров. В густом тумане видно на 10 метров. В очень плотном тумане вы не увидите дальше своей вытянутой руки. Поверхность последнего рассеяния на расстоянии не более чем длина вытянутой руки. За поверхностью последнего рассеяния ничего увидеть нельзя. Это максимальное расстояние, на которое можно заглянуть вглубь Вселенной в прошлом.

Представим себе бесконечную площадь, заполненную людьми. См. рисунок, на котором изображены головы.
Все люди громко кричат, вы находитесь в центре. Вдруг по команде свыше все люди одновременно замолчали. Вы продолжаете слышать звук, который приходит к вам со все более далекого расстояния. Окружность, с которой приходит звук, растет в диаметре со скоростью звука. Вы будете слышать шум, воспроизводимый разными людьми в разные моменты времени. Точно так же к нам приходит реликтовое излучение с поверхности последнего рассеяния, постоянно смещающейся с течением времени.

[IMG]http://s45.radikal.ru/i108/1202/ac/775725d896f7.jpg[/IMG]

Модель предсказывает, что РИ находилось в тепловом равновесии и имеет спектр абсолютно черного тела. Измерения температуры антенны на различных частотах показывают, что спектр РИ действительно приблизительно описывается излучением черного тела, но в нем есть особенности, которые не просто объяснить. Измерения на спутнике CОВЕ дали температуру 2.725К для РИ.
Первые измерения СОBЕ показали высокую степень изотропности РИ.  

РИ по своему происхождению не является излучением, образовавшимся в результате рекомбинации электронов и образования первых атомов. Только небольшая его часть появилась таким образом. Основная часть энергии РИ образовалась в результате аннигиляции пар частица/античастица в плотном веществе ранней Вселенной.  При расширении Вселенной энергия излучения падала, и достигла потенциала ионизации атома водорода, так что фотоны не могли больше ионизировать рекомбинирующиеся атомы. Рекомбинация стала возможна. Хотя ионизационный потенциал атома водорода 13.6 эВ (T = 10^5 К), рекомбинация произошла при температуре 3000 К. Такая низкая температура объясняется тем, что на один протон приходилось 10 миллиардов фотонов, и у распределения фотонов был очень длинный хвост.

Ранняя Вселенная была заполнена большим количеством нейтрино, которые, образовались при энергии выше 1MэВ, и так же как РИ, должны бы сохраниться до наших дней. При тепловом равновесии температура образовавшихся фотонов и нейтрино была одинакова, и на сегодня должна была бы составлять 1.95К. Однако, измеренная температура фотонов  2.725К. Откуда взялась дополнительная энергия фотонов? Она взялась от аннигиляции электрон-позитронных пар, когда температура упала ниже 1MэВ. Фон из холодных нейтрино T=1.95К еще не наблюдался.
Изменено: Olginoz - 25.02.2012 08:23:24
Страницы: Пред. 1 ... 1131 1132 1133 1134 1135 1136 1137 1138 1139 1140 1141 ... 1210 След.
Портал журнала «Наука и жизнь» использует файлы cookie и рекомендательные технологии. Продолжая пользоваться порталом, вы соглашаетесь с хранением и использованием порталом и партнёрскими сайтами файлов cookie и рекомендательных технологий на вашем устройстве. Подробнее